简单数字信号处理系统的实现-DSP设计报告

9目录1、课程设计的题目与设计要求............................................................................................21.1课程设计的题目................................................................................................................21.2课程设计的设计要求........................................................................................................22、设计的目的和意义............................................................................................................23、设计任务............................................................................................................................24、设计的原理分析................................................................................................................24.1设计总体分析....................................................................................................................24.2关键技术数字滤波器概述................................................................................................24.3FIR和IIR数字滤波器的比较..........................................................................................34.4FIR滤波器设计方法.........................................................................................................45、设计的流程图....................................................................................................................45.1总体设计方案流程图........................................................................................................45.2MATLAB程序流程图.......................................................................................................55.3CCS汇编程序流程图........................................................................................................56、设计的流程图....................................................................................................................66.1MATLAB程序及数据的生成...........................................................................................66.2汇编程序的实现................................................................................................................67、设计的效果图....................................................................................................................67.1MATLAB生成结果...........................................................................................................67.2示波器的显示效果............................................................................................................78*、正弦信号发生器的实现..................................................................................................88.1设计的要求........................................................................................................................88.2查表法实现正弦波............................................................................................................89、小结与体会........................................................................................................................810、参考文献..........................................................................................................................8附录1.......................................................................................................................................9附录2.....................................................................................................................................1210简单数字信号处理系统的实现1、课程设计的题目与设计要求1.1课程设计的题目课程设计的题目：简单数字信号处理系统的实现1.2课程设计的设计要求利用C5402DSP实验箱设计一个简单数字信号处理系统，指标为：输入信号AD采样频率为50KHZ；设计一个低通滤波器（FIR），要求截止频率为4KHZ，过渡带2KHZ，阻带衰减大于40dB；将滤波后的信号通过DA输出。2、设计的目的和意义本课程设计是学完《DSP芯片及应用技术》课程之后，让学生综合运用DSP软硬件知识，进行实际DSP系统的硬件设计，连接和软件编程调试，以加深对DSP基础知识的理解，提高综合应用知识的能力，分析解决问题的能力和DSP技术实践技能，初步培养开发实用DSP系统的能力。3、设计任务课程设计的任务：(1)完成滤波器的选型和滤波器的设计；(2)使用C5402DSP实验箱连接电路，编程实现设计的滤波器；(3)完成滤波器的性能测试；(4)完成课程设计说明书。4、设计的原理分析4.1设计总体分析图1所示为一个典型的DSP系统。图中的输入信号可以有各种各样的形式。例如，它可以是麦克风输出的语音信号或是电话线来的已调数据信号，可以是编码后在数字链路上传输或存储在计算机里的摄像机图像信号等。图1典型的DSP系统输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D（AnalogtoDigital）变换将信号变换成数字比特流。根据奈奎斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的2倍。DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理，如进行一系列的乘累加操作（MAC）。数字处理是DSP的关键，这与其他系统（如电话交换系统）有很大的不同，在交换系统中，处理器的作用是进行路由选择，它并不对输入数据进行修改。因此虽然两者都是实时系统，但两者的实时约束条件却有很大的不同。最后，经过处理后的数字样值再经D/A（DigitaltoAnalog）变换转换为模拟样值，之后再进行内插和平滑滤波就可得到连续的模拟波形。4.2关键技术数字滤波器概述所谓数字滤波器，是指输入输出均为数字信号，通过一定的运算关系改变输入信号中所含的频率成分的相对比例，或者滤除某些频率成分的器件。在时域内有如下关系：x(n)*h(n)y(n)11数字滤波器总体可以分为两大类，一类称为经典滤波器，输入信号中的有用成分和希望滤除的成分占用不同的频带，通过适当的选频滤波器可实现滤波；另一类称为现代滤波器，如维纳滤波器、卡尔曼滤波器等，其输入信号中有用信号和希望滤除的乘法频带交叠。对于经典滤波器，从频域上还可以分为低通、高通、带通、带阻滤波器。从时域特性上来看，数字滤波器还可以分为有限冲激响应数字滤波器(FIR)和无限冲激响应数字滤波器(IIR)。对于有限冲激响应数字滤波器(FIR)其输出y(n)只取决于有限个过去和现在的输入x(n)，x(n-1)...x(n-m)；对于无限冲激响应数字滤波器(IIR)，它的输出不仅取决于过去和现在的输入，还跟过去的输出有关。FIR和IIR滤波器不论是在性能还是在设计方法上都有着很大的区别，FIR滤波器可以根据给定的频率特性直接设和IIR，其设计步骤如下：(1)确定指标:在设计一个滤波器前必须有一些指标，这些指标需要根据应用确定。(2)模型逼近:一旦确定了指标就可以利用一些基本原理和关系式提出一个滤波器模型来逼近给定的指标体系。这是滤波器设计所要研究的主要问题。(3)实现:上面两步结果得到的滤波器通常是以差分方程系统函数或脉冲响应来描述的。根据这个描述用硬件和计算机软件来实现。在数字滤波器中，FIR滤波器具有如下几个优点：(1)可以在幅度特性随意设计的同时保证精确严格的线性相位。(2)由于FIR滤波器的单位脉冲h(n)是有限长序列，因此FIR滤波器没有不稳定的问题。(3)由于FIR滤波器一般为非递归结构，因此在有限精度运算下，不会出现递归型结构中的极限震荡等不稳定现象，误差较小。(4)FIR滤波器可采用FFT算法实现，从而提高运算效率。4.3FIR和IIR数字滤波器